一种结合雾计算的车辆通信网络碰撞避免TDMA MAC协议

doi:10.12263/DZXB.20201020

电子学报 ›› 2021, Vol. 49 ›› Issue (5): 843-850.DOI: 10.12263/DZXB.20201020

所属专题：面向自动驾驶和智慧交通协同的通信与控制

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一种结合雾计算的车辆通信网络碰撞避免TDMA MAC协议

刘冰艺¹, 秦静¹, 熊盛武¹, 邓东晓¹, 吴黎兵², 程传奇¹

1. 武汉理工大学计算机科学与技术学院, 湖北武汉 430070;
2. 武汉大学国家网络安全学院, 湖北武汉 430000

收稿日期:2020-09-15 修回日期:2021-03-07 出版日期:2021-05-25
- 作者简介:
- 刘冰艺 男,1990年生.现为武汉理工大学计算机科学与技术学院副教授,研究兴趣包括智能网联汽车、无线传感器网络、智能交通和无人驾驶等. E-mail:byliu@whut.edu.cn;秦静女,1996年10月生.现为武汉理工大学计算机科学与技术学院硕士研究生,研究兴趣为智能网联汽车、雾计算. E-mail:qinjing@whut.edu.cn;熊盛武 男,1966年11月生.现为武汉理工大学计算机科学与技术学院教授,主要研究兴趣包括智能网联汽车、机器学习与数据挖掘等. E-mail:xiongsw@whut.edu.cn;邓东晓 男,1995年9月生.现为武汉理工大学计算机科学与技术学院硕士研究生,研究兴趣为智能网联汽车、智能交通. E-mail:dxdeng@whut.edu.cn;吴黎兵 男,1972年生.现为武汉大学国家网络安全学院教授,主要研究兴趣包括无线传感器网络、网络管理和分布式计算. E-mail:wu@whu.edu.cn;程传奇 男,1998年生.现为武汉理工大学计算机科学与技术学院硕士研究生,研究兴趣为车联网、强化学习、网络通信. E-mail:wut_ccq@whut.edu.cn
- 基金资助:
- 国家自然科学基金 (No.61802288，No.61772377，No.91746206）; 湖北省技术创新专项重大项目 (No.2019AAA024）; 重庆车辆检测研究院开放课题 (No.20AKC18）; 武汉理工大学三亚科教创新园开放基金 (No.2020KF0055）; 深圳市科技计划项目 (No.JCYJ20170818112550194）

A Fog-Assisted TDMA MAC for Collision Avoidance in VCNs

LIU Bing-yi¹, QIN Jing¹, XIONG Sheng-wu¹, DENG Dong-xiao¹, WU Li-bing², CHENG Chuan-qi¹

1. School of Computer Science and Technology, Wuhan University of Technology, Wuhan, Hubei 430070, China;
2. School of Cyber Science and Engineering·WHU, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430000, China

Received:2020-09-15 Revised:2021-03-07 Online:2021-05-25 Published:2021-05-25
- Supported by:
- National Natural Science Foundation of China (No.61802288, No.61772377, No.91746206); Major Program of Technology Innovation Project of Hubei Province (No.2019AAA024); Open Project of Chongqing Vehicle Test & Research Institute (No.20AKC18); Open fund for Sanya Science and Education Innovation Park of Wuhan University of Science and Technolog (No.2020KF0055); Science and Technology Program of Shenzhen (No.JCYJ20170818112550194)

摘要/Abstract

摘要： 智能交通系统的产生和发展对车辆通信的介质访问控制(Medium Access Control,MAC)协议提出了更高的要求.被广泛使用的基于信道竞争的载波侦听多路访问(Carrier Sense Multiple Access,CSMA)协议存在不确定时延问题,基于时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)的MAC协议可以有效解决该问题.然而,TDMA协议仍然存在数据传输碰撞.为了解决数据传输碰撞问题,本文提出一个结合雾计算的通信框架,在此基础上提出一种集中式TDMA MAC协议.该协议利用雾计算的低时延优势、计算和协同功能预测即将发生的数据传输碰撞,通过调度时隙以减少数据传输碰撞.实验结果显示,该方法有效减少了数据传输碰撞,提高了信道资源利用率.

关键词: 智能交通系统, TDMA, MAC, 雾计算, 数据传输碰撞避免

Abstract: The emergence and development of intelligent transportation system (ITS) put forward higher requirements for the medium access control (MAC) protocol of vehicle communication. The widely used carrier sense multiple access (CSMA) protocol based on channel competition has the problem of uncertain time delay. MAC protocol based on time division multiple access (TDMA) can effectively solve this problem. However, TDMA protocols cannot eliminate data transmission collisions. This paper propose a communication framework combining fog computing.And a centralized TDMA MAC protocol is proposed, which could predict upcoming data transmission collisions by taking advantage of the low-latency of fog computing. Then, time slots could be well scheduled to reduce data transmission collisions. Experimental simulation results show that this method effectively reduces data transmission collisions, and improves channel resource utilization.

Key words: ITS, TDMA, MAC, fog computing, collision avoidance

中图分类号:

TP393

刘冰艺, 秦静, 熊盛武, 等. 一种结合雾计算的车辆通信网络碰撞避免TDMA MAC协议[J]. 电子学报, 2021, 49(5): 843-850.

LIU Bing-yi, QIN Jing, XIONG Sheng-wu, et al. A Fog-Assisted TDMA MAC for Collision Avoidance in VCNs[J]. Acta Electronica Sinica, 2021, 49(5): 843-850.

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一种结合雾计算的车辆通信网络碰撞避免TDMA MAC协议

A Fog-Assisted TDMA MAC for Collision Avoidance in VCNs

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